[发明专利]一种可见光保密通信系统及加密方法

权利要求书

1.一种可见光保密通信系统，包括信号发送端、信号接收端，其特征在于，所述信号发送端包括：

信号映射模块，用于将用户的待发送数据bit按调制格式分组映射成不同的数据符号；

信号加载模块，根据收发两端约定的子载波位置和数量将待发送数据符号填入OFDM帧，用户子载波分配的位置由子载波动态分配模块决定；

子载波动态分配模块，用于决定用户使用的子载波位置和数量，并通过保密通信与接收端协调一致，子载波动态分配模块接收用户带宽请求，分配适当数量的子载波用于传递用户数据，每次传输占用不同的子载波，子载波分配的信息经过加密后，通过保留信道传递到信号接收端，指示信号接收端的符号抽取模块提取出属于该用户的数据；

OCT预编码模块，用于将待发送数据符号乘以对应长度的OCT矩阵实现OCT预编码；

均衡和滤波模块，根据已知可见光信道特性对频域数据进行预均衡和滤波整形；

IFFT模块，用于完成IFFT变换，将所述OFDM从频域变换到时域；

并串转换模块，用于将时域上的数据块变换成串行数据流；

数模转换模块，用于将待输出的数字信号变成模拟信号，直流偏置是将输出的模拟电压加上一定的直流偏置电压以点亮LED，LED最终发出携带信号的可见光；

上述信号发送端发出的可见光经过信道传输后到达信号接收端，所述信号接收端包括：

光探测器和数模转换模块，用于将探测的光信号转变为电信号并完成从模拟信号到数字信号的转化，便于后续数字信号处理；

串并变换模块，用于将串行接收的信号序列变成并行，按OFDM格式成帧；

FFT模块，用于将接收的数据由时域变换到频域；

均衡与滤波模块，用于对频域数据进行信道均衡和滤波整形，改善信号质量；

符号抽取模块，用于根据约定好的子载波位置和数量将属于该用户的数据符号从OFDM帧中提取出来；用户子载波分配的位置由子载波动态分配模块决定；

OCT解码模块，用于将数据符号乘以对应长度的OCT逆矩阵实现OCT解码；

符号逆映射模块，用于将用户的数据符号按调制格式映射成用户接收的数据bit。

2.根据权利要求1所述的可见光保密通信系统，其特征在于，所述子载波动态分配模块包括动态分配算法单元和多个加密解密模块，其中，多个加密解密模块与各用户一一对应，将用户从保留信道传递来的带宽分配请求解密，同时将子载波分配情况加密后传送给用户，动态分配算法单元综合各用户的请求和可用带宽情况，在OFDM帧中为不同用户分配不同的子载波，动态占用和回收所有子载波；与信号发送端的子载波动态分配模块相对应，信号接收端在符号抽取模块中也有加密解密模块，其作用是将带宽分配请求加密后通过保留信道传送给信号发送端，同时对信号发送端传来的子载波分配信息进行解密。

3.根据权利要求1所述的可见光保密通信系统，其特征在于，所述保留信道为独立于用户数据传递的管理信息通道，是预留给管理信息的部分带宽或时隙，其具体实现方式依通信系统的上下行通道的实现而定。

4.根据权利要求2所述的可见光保密通信系统，其特征在于，所述加密解密模块基于任何点对点的加密解密算法进行，加密信息仅在用户的保留信道上传输。

5.根据权利要求1所述的可见光保密通信系统，其特征在于，所述OCT预编码模块的OCT编码过程是将待编码数据乘以一个由CAZAC序列循环移位得到的正交矩阵，此类序列包括ZC序列、Frank序列或Chirp序列，由于此类序列具有周期自相关特性，由单个序列循环移位得到的矩阵也为正交矩阵，经过傅里叶正反变换后仍然是CAZAC序列，且一定存在逆矩阵；所述OCT解码过程是将待解码数据乘以预编码OCT矩阵对应的逆矩阵，即可恢复出原始数据；所述OCT矩阵/逆矩阵的尺寸为N×N，其中N等于该用户待编码的数据长度，也即其占用的子载波数。